用化学显影液溶解光刻胶经过曝光后可溶解区域的过程称为显影，其主要目的是将光刻板上的图形用光刻胶精确地复制到晶圆片上，即溶解掉不需要的光刻胶，从而在光刻胶膜上获得所需要的图形。
1.显影液
正胶显影包含显影液与光刻胶之间的反应，从而溶解被曝光的光刻胶。显影液溶解光刻胶的速度称为显影速度，高的显影速度有助于生产效率的提高，但太高的显影速度又可能影响到光刻胶的特性。
正胶显影液是一种用水稀释的强碱溶液，早期的显影液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，但这两种溶液中都包含有金属，会造成可动离子沾污，对于污染很敏感的集成电路是不能接受的。目前最普通的正胶显影液是四甲基氢氧化铵（TMAH），这种显影液的金属离子浓度很低，从而避免了金属离子的污染。质量分数为2.38%左右的TMAH作为显影工业的标准被广泛应用于正性光刻胶的显影。
TMAH显影需要仔细控制溶液的pH值，同时显影液温度的控制也是很重要的。光刻胶的溶解速率随显影液温度的变化而变化，显影液温度越低，光刻胶的溶解速率就越快。通常，显影液中还会添加表面活性剂，用以减小表面张力，改善显影效果。
2.显影方法
显影方法包括湿法显影和干法显影。
（1）湿法显影。光刻胶早期湿法显影的方式是将一盒晶圆片浸没在显影液中并进行一定幅度的振荡，随着晶圆尺寸的逐渐增大，此方法已经不再适用。固定浸没进行湿法显影的方式需要消耗大量的显影液，并且对于大尺寸的晶圆片来说，这种方法很难实现良好的显影均匀性。除了传统的浸没显影外，现在被广泛应用的湿法显影技术有连续喷雾显影和旋覆浸没显影。
① 连续喷雾显影。用连续喷雾显影方式溶解光刻胶的方式类似于光刻胶喷吐系统工艺，事实上现在很多显影系统和涂胶系统都共存于自动轨道系统。连续喷雾显影方式用一个或多个喷嘴喷洒显影液到晶圆表面，真空吸盘上的晶圆片以很慢的速度进行旋转。喷雾显影方式中喷雾的模式及晶圆片的旋转速率是控制显影效果的关键。近年来，喷雾显影工艺已基本被旋覆浸没显影工艺代替。
② 旋覆浸没显影。旋覆浸没显影与喷雾显影的设备基本相同，喷到晶圆片表面的显影液的量要多一些，通过低速旋转能够覆盖晶圆表面。在所有操作中，为了让可溶解区域充分溶解，显影液必须在光刻胶上停留足够的时间。光刻胶被显影液溶解后再用去离子水清洗晶圆片表面并旋转甩干。为了获得良好的显影效果，有些厂家也采用多次旋覆浸没的办法。相对传统显影方式而言，旋覆浸没显影的每一片晶圆使用的都是新的显影液，提高了晶圆片间的均匀性，并且旋覆浸没显影减小了温度的影响，实现了对显影均匀性的良好控制。
（2）干法显影。湿法显影由于显影液容易向光刻胶中扩散，因而引起刻蚀图形溶胀，清晰度和尺寸精度不够高，大量显影液的使用容易使晶片受到沾污，且难于实现自动化，因此许多显影已采用干法显影。干法显影是利用气体在高频作用下电离产生等离子体，等离子体轰击或腐蚀晶圆片表面，以达到去除欲去除的材料的目的。干法显影根据工艺的不同有不同的要求，采用的腐蚀气体和腐蚀方法也不同。等离子体与固体表面的反应包括纯化学作用的等离子体腐蚀、纯物理作用的等离子体腐蚀和同时具有化学、物理作用的等离子体腐蚀。
3.显影参数
在显影过程中有一些关键参数是必须被关注的，这些参数包括显影温度、显影时间、显影液量、当量浓度、排风及清洗等。
（1）显影温度。显影液的最佳工作温度是 15～25℃。其温度确定后，一般要求温度误差在±1℃（不严格的可以在±2℃）。显影温度直接决定了光刻胶的溶解速率。对于正性光刻胶而言，显影温度越低，显影速率越快；对于负性光刻胶而言，显影温度越低，显影速率越慢。
（2）显影时间。在光刻胶表面的显影液被清洗之前，显影液一直在和光刻胶进行反应。显影程度随显影时间的增加而变化。当然，在新的显影液中显影速率会高一些，随着显影的持续进行，显影液的浓度逐渐下降，显影的速率也会略微下降。为了便于生产控制，保证显影的一致性，一般会在显影速率发生明显变化前更换掉显影液。
（3）显影液量。晶圆片上显影液的量会影响到显影的质量。如显影液不足，可能会导致显影不尽；显影液过量，虽不会造成显影异常，但会造成浪费，因此，对于大规模生产来说，确定一个合适的显影量也是相当重要的。
（4）当量浓度。当量浓度是一个浓度单位，表示一升溶液中溶质的含量。对于显影液来说，当量浓度反映显影中其主导作用的OH-离子的浓度。
另外，清洗及排风情况也会影响显影的质量。
4.常见的显影问题
如果不能正确地控制显影工艺，图形传递的精确度就会出现问题，这些光刻胶的图形问题，如未能及时检出，传递到后续的刻蚀或者去胶工序中，就会对产品产生明显的不良影响。
常见的显影问题有3类，分别是显影不足、不完全显影和过显影。从外观上看，显影不足的线条比正常线条要宽，并且侧面有斜坡；不完全显影在晶圆片上留有在显影中应该去除的光刻胶，如下图所示，图（a）为不完全显影图，图（b）为正常显影图；过显影去除了过多的光刻胶，引起了图形的畸变。在一般情况下，以上3类问题可以通过调整显影时间来解决，有时也需要配合曝光剂量的调整来实现。
